Nghiên cứu máy phay CNC và xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy phục vụ chương trình đào tạo tại trường đại học và cao đẳng công nghệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -[\ [\ - TÁC GIẢ Đỗ Anh Tuấn TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu máy phay CNC xây dựng hệ thống thực hành thí nghiệm gia cơng cắt gọt máy, phục vụ chương trình đào tạo trường đại học, cao đẳng công nghệ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Tăng Huy Hà Nội, năm 2011 -1- MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Hệ thống danh mục bảng biểu Hệ thống danh mục hình vẽ PHẦN MỞ ĐẦU 12 PHẦN NỘI DUNG 14 Chương TỔNG QUAN VỀ CNC 14 1.1 Vài nét tình hình khai thác sử dụng máy CNC 14 1.2 Sự thích hợp hệ thống CNC nước phát triển 15 1.3 Đặc trưng vai trò máy CNC tự động hố 17 1.3.1 Tính tự động cao 17 1.3.2 Tính linh hoạt cao 17 1.3.3 Tính tập trung ngun cơng 17 1.3.4 Tính xác, đảm bảo chất lượng cao 17 1.3.5 Gia cơng biên dạng phức tạp 18 1.3.6 Tính hiệu kinh tế kỹ thuật cao 18 1.4 Một số nét máy công cụ vạn máy CNC 18 1.5 Mơ hình khái quát máy CNC (hình 1.1) 20 1.5.1 Phần điều khiển 20 1.5.2 Phần chấp hành 20 1.6 Các phương pháp điều khiển máy CNC 21 1.7 Hệ toạ độ điểm gốc lập trình gia cơng CNC 23 1.7.1 Hệ toạ độ 23 1.7.2 Các điểm gốc lập trình gia cơng CNC 24 1.8 Lập trình gia cơng CNC 25 1.8.1 Cấu trúc chương trình CNC 25 1.8.2 Trình tự để thiết lập chương trình gia công 29 1.9 Hiệu kinh tế gia công máy CNC 30 1.10 Kết luận chương 31 Nội dung Trang Chương NGHIÊN CỨU VỀ MÁY PHAY CNC X.MILL 640 2.1 Giới thiệu máy phay CNC X.Mill 640 32 32 2.1.1 Thông số kỹ thuật máy phay CNC X.Mill 640 (bảng 2.1) 32 2.1.2 Những tính 33 2.1.3 Một số phận máy phay CNC X.Mill 640 (bảng 2.2) 34 2.2 Hướng dẫn vận hành máy phay CNC X.Mill 640 37 2.2.1 Điều kiện kỹ thuật làm việc 37 2.2.2 Hướng dẫn vận hành bật máy (bảng 2.3) 38 2.2.3 Hướng dẫn vận hành tắt máy (bảng 2.4) 39 2.2.3 Hướng dẫn sử dụng hộp vô lăng điều khiển dẫn tiến tay (bảng 2.5) 40 2.3 Hệ điều khiển máy phay CNC X.Mill 640 41 2.3.1 Bảng điều khiển máy phay CNC X.Mill 640 41 2.3.2 Giới thiệu nút chức bảng điều khiển 41 2.3.2.1 Bàn phím MDI (MDI keyboard) (bảng 2.6) 41 2.3.2.2 Các phím chức (Function keys) (bảng 2.7) 44 2.3.2.3 Các phím mềm 49 2.3.3 Hệ điểu khiển máy phay CNC X.Mill 640 59 2.3.3.1 Nguyên lý làm việc hệ điều khiển điện 60 2.3.3.2 Các tham số hệ điều khiển FANUC Oi Mate MD (bảng 2.14) 62 2.3.3.3 Bảng mã lệnh G (trong hệ điều khiển FANUC Oi Mate MD) 62 2.3.3.4 Thao tác vào/ra chương trình 66 2.3.3.5 Tạo chương trình sử dụng bàn phím MDI 67 2.3.3.6 Xố chương trình 68 2.4 Kết luận chương 68 Chương ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOPSOLID’CAM TRONG LẬP TRÌNH GIA CÔNG TỰ ĐỘNG NHỮNG CHI TIẾT PHỨC TẠP 2D, 3D 69 3.1 Giới thiệu phần mềm TOPSOLID 2009 69 3.1.1 Cách cài đặt phần mềm từ đĩa DVD 69 3.1.2 Giới thiệu phần mềm TOPSOLID 77 3.1.3 Giao diện phần mềm Topsolid’Cam 77 Nội dung Trang 3.2 Lập trình gia cơng phay 2D 79 3.2.1 Trình tự bước thực 79 3.2.2 Lập trình gia công phay 2D 79 3.2.2.1 Nghiên cứu vẽ yêu cầu 80 3.2.2.2 Chuẩn bị trước lập trình gia cơng 81 3.2.2.3 Lập trình gia cơng tự động 2D 88 3.2.2.3 Xuất chương trình NC 104 3.3 Lập trình gia cơng phay 3D 107 3.3.1 Trình tự bước thực 107 3.3.2 Lập trình gia công phay 3D 107 3.3.2.1 Nghiên cứu vẽ yêu cầu 107 3.3.2.2 Chuẩn bị trước lập trình gia cơng 3D 107 3.3.2.3 Lập trình gia cơng 3D 108 3.4 Kết luận chương 117 Chương MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH VÀ THÍ NGHIỆM GIA CƠNG CẮT GỌT TRÊN MÁY PHAY CNC X.MILL 640 118 4.1 Bài - Thực hành “Thay lắp dao” máy phay CNC X.Mill 640 118 4.2 Bài - Thực hành “Xét gốc phôi bù chiều dài dao” máy phay CNC X.Mill 640 120 4.3 Bài - Lập trình gia cơng trực tiếp máy phay CNC X.Mill 640 125 4.4 Bài - Lập trình tay gia công máy phay CNC X.Mill 640 127 4.5 Bài - Lập trình tự động 2D gia công máy phay CNC X.Mill 640 132 4.6 Bài - Lập trình tự động 3D gia công máy phay CNC X.Mill 640 136 4.7 Kết luận chương 140 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn trung thực cơng trình nghiên cứu Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2011 Học viên Đỗ Anh Tuấn HỆ THỐNG CÁC DANH MỤC BẢNG BIỂU Chương 1: Tổng quan CNC Bảng 1.1 So sánh máy công cụ vạn máy CNC 19 Bảng 1.2 Trình tự thiết lập chương trình gia công 29 Chương 2: Nghiên cứu máy phay CNC X.Mill 640 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật máy phay CNC X.Mill 640 32 Bảng 2.2 Một số phận máy phay CNC X.Mill 640 35 Bảng 2.3 Hướng dẫn vận hành bật máy 38 Bảng 2.4 Hướng dẫn vận hành tắt máy 39 Bảng 2.5 Hướng dẫn sử dụng hộp vô lăng điều khiển dẫn tiến tay 40 Bảng 2.6 Hướng dẫn sử dụng bàn phím MDI 42 Bảng 2.7 Hướng dẫn sử dụng bảng phím chức 44 Bảng 2.8 Hướng dẫn dùng phím mềm chức POS 51 Bảng 2.9 Hướng dẫn sử dụng phím mềm chức PORG 52 Bảng 2.10 Hướng dẫn sử dụng phím mềm chức OFS/SET 54 Bảng 2.11 Hướng dẫn sử dụng phím mềm chức System 56 Bảng 2.12 Hướng dẫn sử dụng phím mềm chức message 58 Bảng 2.13 Hướng dẫn sử dụng phím mềm chức GRPH 59 Bảng 2.14 Các tham số hệ điều khiển FANUC OIMD 62 Bảng 2.15 Danh sách mã G 64 Chương 4: Một số thực hành thí nghiệm gia cơng cắt gọt máy phay CNC X.Mill 640 Bảng 4.1 Hướng dẫn thay lắp dao máy phay CNC X.Mill 640 .118 Bảng 4.2 Hướng dẫn xét gốc phôi bù chiều dài dao 147 HỆ THỐNG CÁC DANH MỤC HÌNH VẼ Chương Tổng quan CNC Hình 1.1 Mơ hình khái qt máy CNC 20 Hình 1.2 Điều khiển theo điểm 21 Hình 1.3 Điều khiển theo đường thẳng 22 Hình 1.4 Điều khiển theo Contour 22 Hình 1.5 Hệ toạ độ máy CNC 23 Hình 1.6 Điểm gốc điểm cắt dao 25 Hình 1.7 Chương trình chương trình 27 Chương Nghiên cứu máy phay CNC X.Mill 640 Hình 2.1 Máy phay CNC X.mill 640 32 Hình 2.2 Một số phận máy phay CNC X.Mill 640 34 Hình 2.3 Bảng điều khiển máy phay CNC X.mill 640 41 Hình 2.4 Bàn phím MDI 41 Hình 2.5 Bảng phím chức 41 Hình 2.6 Màn hình LCD bảng điều khiển 49 Hình 2.7 Phím mềm chức POS 51 Hình 2.8 Phím mềm chức SYSTEM 51 Hình 2.9 Phím mềm chức SYSTEM 51 Hình 2.10 Phím mềm chức POS 52 Hình 2.11 Phím mềm chế độ MEM/RMT 52 Hình 2.12 Phím mềm chế độ MDI 53 Hình 2.13 Phím mềm chế độ EDIT/JOG/THND 53 Hình 2.14 Phím mềm chế độ JOG/HND/REF 53 Hình 2.15 Phím mềm chế độ OFS/SET 53 Hình 2.16 Phím mềm chức SYSTEM 55 Hình 2.17 Phím mềm chức MESSAGE 58 Hình 2.18 Phím mềm chức GRPH 59 Chương Ứng dụng phần mềm Topsolid’Cam lập trình gia cơng tự động chi tiết phức tạp 2D, 3D Hình 3.1 Đĩa cài phần mềm TopSolid 2009 69 Hình 3.2 Giao diện cài đặt phần mềm TopSolid 2009 69 Hình 3.3 Chọn ngơn ngữ sử dụng phần mềm 70 Hình 3.4 Cài đặt phần mềm TopSolid 2009 70 Hình 3.5 Thơng tin sử dụng phần mềm 70 Hình 3.6 Chọn license cài đặt 71 Hình 3.7 Chọn cài đặt phần mềm hỗ trợ 71 Hình 3.8 Chọn ổ cài đặt phần mềm 72 Hình 3.9 Tiếp tục cài đặt phần mềm 72 Hình 3.10 Chọn modul phần mềm TopSolid 2009 73 Hình 3.11 Chọn đơn vị sử dụng phần mềm 73 Hình 3.12 Tiếp tục cài đặt phần mềm 74 Hình 3.13 Chọn mã mở phần mềm 74 Hình 3.14 Chọn hình thức cài đặt phần mềm 75 Hình 3.15 Bắt đầu trình cài đặt 75 Hình 3.16 Màn hình chờ trình cài đặt 76 Hình 3.17 Kết thúc trình cài đặt 76 Hình 3.18 Mở phần mềm TopSolid 2009 78 Hình 3.19 Chọn mở file 78 Hình 3.20 Chọn mở phần mềm TopSolid’Cam 78 Hình 3.21 Màn hình giao diện phần mềm TopSoild’Cam 2009 79 Hình 3.22 Bản vẽ chi tiết phay 2D 80 Hình 3.23 Nhấn chọn công cụ start working 81 Hình 3.24 Nhấn chọn chức chọn máy gia công 81 Hình 3.25 Chọn máy cần gia cơng 81 Hình 3.26 Chọn dao cần thiết lâp thông số 82 Hình 3.27 Thiết lập thơng số cho dao 82 Hình 3.28 Chọn đường kính dao cần dùng gia công 82 Hình 3.29 Thiết lập thơng số cho dao khác 83 Hình 3.30 Chọn đồ gá cho q trình gia cơng 83 Hình 3.31 Chọn kiểu loại đồ gá 83 Hình 3.32 Chọn kiểu ê tơ cần dùng 84 Hình 3.33 Định vị ê tơ lên bàn máy 84 Hình 3.34 Chọn bề mặt định vị ê tô 84 Hình 3.35 Chọn bề mặt định vị bàn máy 85 Hình 3.36 Gá phôi lên ê tô 85 Hình 3.37 Chọn chi tiết cần gá lên ê tô 85 Hình 3.38 Hiệu chỉnh khoảng cách bề mặt định vị phôi lên ê tơ 86 Hình 3.39 Tạo phơi 87 Hình 3.40 Chọn vật liệu phơi 87 Hình 3.41 Điều chỉnh lượng dư phôi 87 Hình 3.42 Chọn gốc phôi 88 Hình 3.43 Hồn thành bước chuẩn bị trước lập trình 88 Hình 3.44 Chọn phương thức gia cơng 2D 88 Hình 3.45 Chọn dao phay mặt đầu (dao số 6) 89 Hình 3.46 Thiết lập lượng dư phay mặt đầu 89 Hình 3.47 Thiết lập điều kiện cắt phay mặt đầu 90 Hình 3.48 Chọn phương thức gia cơng hốc hở 90 Hình 3.49 Chọn dao để gia công hốc hở 91 Hình 3.50 Thiết lập lượng dư phay hốc hở 91 Hình 3.51 Thiết lập điều kiện cắt phay hốc hở 92 Hình 3.52 Chọn phương thức gia công hốc hở 92 Hình 3.53 Chọn dao để gia cơng hốc hở (dao số 3) 93 Hình 3.54 Thiết lập lượng dư phay hốc hở 93 Hình 3.55 Thiết lập điều kiện cắt phay hốc hở 94 Hình 3.56 Chọn phương thức gia cơng hốc kín 94 Hình 3.57 Chọn dao đê gia cơng hốc kín 95 Hình 3.58 Thiết lập lượng dư phay hốc kín 95 Hình 3.59 Thiết lập điều kiện cắt phay hốc kín 96 Hình 3.60 Chọn phương thức gia công rãnh 96 Hình 3.61 Chọn dao để gia công rãnh (dao số 3) 96 Hình 3.62 Thiết lập lượng dư cắt rãnh 97 Hình 3.63 Thiết lập điều kiện cắt cắt rãnh 97 Hình 3.64 Chọn phương thức gia công hốc hở 98 Hình 3.65 Chọn dao để gia công hốc hở (dao số 7) 98 Hình 3.66 Thiết lập lượng dư phay hốc hở 99 Hình 3.67 Thiết lập điều kiện cắt phay hốc hở 99 Hình 3.68 Chọn phương thức gia cơng lỗ 100 Hình 3.69 Chọn dao để gia công lỗ .100 Hình 3.70 Thiết lập lượng dư khoan .101 Hình 3.71 Thiết lập chế độ bẻ phoi .102 Hình 3.72 Thiết lập điều kiện cắt khoan lỗ 102 Hình 3.73 Bật chế độ kiểm tra đường chạy dao 103 Hình 3.74 Kiểm tra đường chạy dao theo bước 103 Hình 3.75 Kích hoạt chế độ chạy mơ .104 Hình 3.76 Bảng điều khiển trình chạy mơ 104 Hình 3.77 Kích hoạt chế độ xuất liệu sang chương trình NC 105 100 30 R1 R1 24,8 27 14,3 w 28 71 85 Hình 4.2 Chi tiết gia cơng số - Cách tiến hành tập Bước Lập trình tay máy vi tính + Bật mở Notepad Hình 4.3 Giao diện Notepal 128 30 16 29,8 77 R25 + Lập trình tay Notepad Hình 4.4 Lập trình tay Notepal + Chọn File/Save để lưu tênchương trinh (LTBT) Bước Gá đặt phôi, xét gốc phôi bù chiều dài dao (làm tương tự tập 2) Bước Chuyển nội dung vừa lập trình tay sang máy CNC + Bật chạy phần mềm CIMCOEDIT + Chọn Open 129 Hình 4.5 Giao diện phần mềm truyền liệu sang máy phay CNC + Chọn All file/chọn file LTBT/Open Hình 4.6 Chọn file cần truyền (LTBT) 130 + Chọn Transmission/chọn Send Hình 4.7 Truyền chương trình sang máy phay CNC Bước Nhấn nút DNC bảng điểu khiển máy phay CNC để tiếp nhận chương trình gia cơng từ máy tính sang máy phay CNC Bước Ấn nút “Cycle strat” bảng điều khiển để bắt đầu tiến hành gia công chi tiết Sau q trình gia cơng ta thu sản phẩm 131 4.5 Bài - Lập trình tự động 2D gia công máy phay CNC X.Mill 640 - Mục tiêu: Giúp cho sinh viên biết cách gia công chi tiết 2D (đã thiết kế sẵn) phần mềm CAM (TopSolid’Cam 2009) - Dữ kiện đầu bài: Cho chi tiết thiết kế sẵn (hình 4.8) Phơi có kích thước (111x72x45mm), dao T1H1 = dao cầu Φ6, T2H2 = dao ngón Φ16, T3H3 = dao ngón Φ10, T4H4 = khoan Φ10, T5H5 = dao ngón Φ12, T6H6 = dao phay mặt đầu Φ63, T7H7 = dao ngón Φ6 Hình 4.8 Chi tiết gia cơng số (2D) - Cách tiến hành tập: Bước Lập trình gia cơng tự động phần mềm Topsolid’Cam (lập trình tương tự mục 3.2.2.) ta kết lập trình 132 Hình 4.9 Chương trình gia cơng 2D NC Bước Gá đặt phôi, xét gốc phôi bù chiều dài dao (làm tương tự tập 2) Bước Chuyển chương trình sang máy phay CNC - Bật chạy phần mềm CIMCOEDIT - Chọn Open 133 Hình 4.10 Giao diện phần mềm truyền liệu sang máy phay CNC - Chọn All file/chọn file Gia công 2D/Open Hình 4.11 Chọn file cần truyền (file Gia cong 2D) 134 - Chọn Transmission/chọn Send Hình 4.12 Truyền chương trình (Gia cong 2D) sang máy phay CNC Bước Nhấn nút DNC bảng điểu khiển máy phay CNC để tiếp nhận chương trình gia cơng từ máy tính sang máy phay CNC Bước Ấn nút “Cycle strat” bảng điều khiển đê bắt đầu tiến hành gia cơng chi tiết Sau q trình gia cơng ta thu sản phẩm 135 4.6 Bài - Lập trình tự động 3D gia cơng máy phay CNC X.Mill 640 - Mục tiêu: Giúp cho sinh viên biết cách gia công chi tiết 3D (đã thiết kế sẵn) phần mềm CAM (TopSolid’Cam 2009) - Dữ kiện đầu bài: Cho chi tiết thiết kế sẵn (hình 4.13) Phơi có kích thước (111x72x45mm), dao T1H1 = dao cầu Φ4, T2H2 = dao ngón Φ10, T3H3 = dao ngón Φ16, Hình 4.13 Chi tiết gia cơng số (3D) - Cách tiến hành tập: Bước Lập trình gia cơng tự động phần mềm Topsolid’Cam (Lậ 136 ... ? ?Nghiên cứu máy phay CNC xây dựng hệ thống thực hành thí nghiệm gia cơng cắt gọt máy, phục vụ chương trình đào tạo trường đại học cao đẳng công nghệ? ?? Lịch sử nghiên cứu Nghiên cứu máy phay CNC xây dựng. .. tế cho thấy việc ? ?nghiên cứu máy phay CNC xây dựng hệ thống thực hành thí nghiệm gia cơng cắt gọt máy, phục vụ chương trình đào tạo trường đại học cao đẳng công nghệ? ?? nhằm đạo tạo đội ngũ kỹ sư... nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý thuyết gia công CNC, nghiên cứu máy phay CNC, tiếp cận với phần mềm TopSolid’Cam 2009 - Xây dựng số thí nghiệm thực hành gia công cắt gọt máy phay CNC phục vụ chương trình